İki kütle ortalamasının farkının güven aralığı

1. İki kütle ortalamasının farkının güven aralığı • Bilindiği gibi iki kütle ortalamasının farkının dağılımı kütle varyanslarının bilinip bilinmemesine göre farklılık göstermektedir. • 1- Kütle varyanslarının bilinmesi durumunda iki kütle ortalamasının farkının güven aralığı: • İki bağımsız kütleden çekilen örneklerin ortalamalarının farkı kütle varyansları (12ve 22) biliniyorsa standart hatası Olmak üzere normal dağılır. Buna göre iki kütle ortalamasının farkının (1-) güven aralığı şöyle yazılır.

2. 2. Kütle varyanslarının bilinmemesi halinde iki kütle ortalamasının farkının güven aralığı • Kütle varyanslarının bilinmemesi durumunda iki kütle ortalamasının farkı için kütle varyanslarının eşit kabul edilip edilmemesine göre iki farklı yaklaşım kullanılır. Her iki durumda da farkların dağılımı t dağılımına uymaktadır. • 2.1. Kütle varyanslarının eşit kabul edilmesi halinde iki kütle ortalamasını farkının güven aralığı • Eğer varyanslar bilinmiyor ancak eşit kabul ediliyorsa iki örnek verisinden hareketle ortak bir varyans belirleyerek t dağılımı kullanılarak ortalamaların farkının güven aralığı oluşturulur. Serbestlik derecesi v = (n1+ n2 -2) olur.

3. 2.2. Kütle varyansları bilinmiyor ve eşit olmadığı düşünülüyorsa iki ortalamanın farkının güven aralığı • Kütle varyansları bilinmiyor ve eşit olmadıkları kabul ediliyorsa farkların güven aralığı yine t dağılımı kullanılarak aşağıdaki gibi yazılır. • v Serbestlik derecesinin tahmini Smith-Satterthwaite yöntemi ile bulunur.

4. Problem • Aynı tarlaya ekilen farklı mısır tohumlarının aynı üretim şartları altında verimliliklerinin farklı olup olmadığı araştırılıyor. Bunun için 1. tohumdan rasgele 14 örnek alınıyor ve ortalama verim 300 gr. Standart sapması 50 gr. olarak bulunuyor. 2. tip mısırdan 15 rassal örnek seçiliyor ve bunun da ortalama veriminin 275 gr, standart sapmasının 30 gr. olduğu görülüyor. Bu verilere göre; • a) Varyansların eşit olduğu varsayımına göre iki cins mısır tohumunun ortalama veriminin farkı için %95 güven aralığını oluşturunuz. • b) Kütle varyansları bilinmiyor ve eşit olmadığı düşünülüyorsa iki cins mısır tohumunun ortalama veriminin farkı için %95 güven aralığını oluşturunuz.

5. Çözüm • a) Varyansların eşit kabul edildiğini dikkate alarak iki kütle ortalamasının (1-) güven aralığı şöyle oluşturulur. Serbestlik derecesi 14+15-2=27 olup t0,025,27=2,05

6. Çözüm • b) Kütle varyanslarının eşit olmadığı durumda

7. 2.3. Eşlenik (bağımlı) örneklerde iki kütle ortalamasının farkının güven aralığı • Bilindiği gibi aynı birimler üzerinde yapılan iki ölçüm çiftine eşlenik örnek adı verilmektedir. İki eşlenik örnekten hareketle iki ortalama arasındaki farkın güven aralığı için yine t dağılımından faydalanılır. • Kütle varyansları biliniyorsa, • Kütle varyansları bilinmiyorsa,

8. Eşlenik örneklerde iki kütle ortalamasının farkının güven aralığı Yukarıdaki güven aralığı formülünde Di: i. Eşlenik örneğin farkıdır. Di’nin dağılımının ortalaması 1- 2 , varyansı olan normal dağılıma uyar. ortalaması varyansı olup normal dağılım özelliği gösterir.

9. Aşağıda aynı hastaların ilaç kullanmadan ve ilaç kullandıktan belli bir süre sonraki kan basıncı değerleri verilmiştir. Bu verilerden hareketle ilaç kullanmadan ve kullandıktan sonraki kan basınçlarının ortalamasının %95 güven aralığını oluşturunuz Problem

10. İki kütle oranı arasındaki farkın güven aralığı • p1 ve p2 oranları Binom parametreleri sırasıyla örnekten tahmin ediliyorsa ve her iki örnekte (n1 ve n2 ) yeterince büyükse normal yaklaşım kullanılarak (1-) güven aralıkları oluşturulabilir. • Örnek: ÖSS’ye katılan kız ve erkek öğrencilerin başarı durumlarının farklı olup olmadığı araştırılıyor. Bu amaçla sınava giren kız ve erkek öğrencilerden rasgele örnekler seçiliyor. Seçilen 120 kız öğrencinin 84 tanesi, 160 erkek öğrencinin 96 tanesi sınavı kazanmıştır. Bu verilere göre %95 güvenle ÖSS ye giren kız ve erkek öğrencilerin başarı oranlarının farkını tahmin ederek sonucu yorumlayınız.

11. İki kütle oranı arasındaki farkın güven aralığı • Çözüm: • Kız ve erkek öğrencilerinin başarı oranlarının farklı olduğunu söylemek %95 güvenle (%5 anlam düzeyinde) mümkün değildir. Çünkü oranları farkı için elde edilen güven sınırları sol taraf için (–) sağ taraf için (+) değer almaktadır.

12. Varyanslar için güven aralığı in varyansı olup normal dağılan rassal değişkenler, örnek varyansı olmak üzere, dağılımı (n-1) serbestlik dereceli 2 dağılımına uyar. Buna göre kütle varyansının örnek varyansından hareketle (1-) güven aralığı şöyle yazılır.

13. Problem A marka margarin paketlerinin ortalaması 250 gr. dır. Firma yetkilisi paketlerin ağırlığının varyansını kontrol etmek istiyor. Bu amaçla 12 örnek alıp tartılıyor ve ağırlıklarının aşağıdaki gibi olduğu görülüyor. Çözüm:

14. Çözüm • Ağırlıkların ortalama ve varyansı: • 2 nin%95 güven aralığı:

15. Varyans oranlarının güven aralığı • X11, X12,............. X1m ve X21, X22,............. X2n normal kütlelerden alınmış m ve n hacimlik rassal örnekler ve bu örneklerin varyansları sırasıyla s12 ve s22 ise, bu iki kütlenin varyans oranlarının (1-) güven aralığı şöyle yazılır.

16. Problem İki farklı paketleme makinesinde yapılan tartım işleminin varyanslarının farkı için (varyans oranları) bir araştırma yapılıyor. Bu makinelerde 1000 gr. lık paketleme işlemi yapılmaktadır. 1. makinenin tarttığı 12 paket rassal olarak alınıp tartılıyor ve varyansının s12=16, 2. makinenin tarttığı 10 paket rassal olarak seçilip tartılıyor varyansının s22=36 olduğu görülüyor. Varyans oranlarının %95 güven aralığını oluşturarak sonucu yorumlayınız.

17. Çözüm • Bu sonuca göre iki kütlenin varyanslarının farklı olduğunu söylemek %95 güvenle mümkün değildir. Çünkü varyans oranları her iki taraf için 1 in altında ya da üstünde değildir.

18. Ortalama ve Oranların tahmininde örnek büyüklüğünün belirlenmesi • Kütlenin bütünü için veri toplamak oldukça pahalı, zaman alıcı ve yorucu olacağından bütün kütleyi gözlemlemek yerine o kütleyi temsil eden bir örneğin seçilmesi makul bir yoldur. Örneğin büyük seçilmesi de pahalı ve zaman alıcı olabilir. Örnekleme maliyetlerini düşürmek ve zamandan tasarruf ederek daha kısa sürede sonuca ulaşmak için küçük örnekler üzerinde çalışılması arzu edilir. Bununla birlikte kütle parametresinin iyi bir şekilde tahmini için örnek hacminin de yeterince büyük olması gerekmektedir. Bu durumda örnek hacmi ne olmalıdır ki sonuçları arzu edilen güvenilirlikte olsun? • Örnek hacminin büyüklüğü aşağıdaki 3 faktöre bağlıdır. Bunlar: • Güven aralığının genişliği, • Güven aralığının güven düzeyi, • Örneğin seçileceği kütlenin eleman sayısıdır.

19. Ortalamaların tahmini için örnek büyüklüğünün belirlenmesi • Aşağıdaki grafikte görüldüğü gibi çekilen örnek hacmi, güven düzeyi ve standart hataya bağlı olarak belli bir hata ile kütle parametresi µ tahmin edilebilmektedir. Kütle ortalaması ile örnek ortalaması arasındaki uzaklık örnek hatası olarak düşünülürse (E), bu hataya bağlı olarak örnek hacmi şöyle belirlenir.

20. Örnek • Bir banka veznesinde işlem sürelerinin ortalamasını tahmin etmek amacıyla bir çalışma yapılıyor. Geçmiş verilerden işlem sürelerinin dağılımının standart sapmasının 3 dakika olduğu biliniyor. %95 güvenle en fazla 1 dakika hata ile ortalama işlem süresi tahmin edilmek istendiğine göre kaç gözlem yapılmalıdır?

21. Oranların tahmini için örnek büyüklüğünün belirlenmesi • Aşağıdaki grafikte örnekteki uygun hal oranına bağlı olarak kütle oranı tahmin edilebilmektedir. Burada örnekten tahmin edilen oranın hatası (E) olmak üzere;

22. Örnek • Bir toplumdaki şeker hastası oranını belirlemek amacıyla bir araştırma yapılıyor. Şeker hastası oranını 0,01 hata ile ve %90 güvenle tahmin edebilmek için kaç kişi üzerinde gözlem yapılmalıdır?

23. Problem • A ilacının belli bir hastalığa etkinliği için yapılan araştırmada bu hastalığa yakalanan rastgele seçilen 80 hastaya ilaç tatbik edilmiş ve 50 hasta iyileşme görülmüştür. • a) İlacın etkinliğini %95 güven düzeyinde belirleyiniz. • b) Aynı hastalık için geliştirilen B ilacı 110 hastaya tatbik ediliyor bu hastalardan 60 tanesi iyileşmiştir. İki ilacın etkinliğinin farkını %90 güvenle hesaplayınız • c) Bu gruptan 15 hasta gözlemlendiğinde varyansın 6400dk olduğu görülmüştür. Tedavi süresinin varyansının %95 güven aralığını hesaplayınız.